福建区域重力台网同震响应特征初析

俞文俊，张凯，李杏梅，郑志泓，张翊宁，颜加进

福建区域重力台网同震响应特征初析

俞文俊，张凯，李杏梅，郑志泓，张翊宁，颜加进

（福建省地震局漳州地震台，福建 漳州 363000）

通过收集整理福建区域7个重力观测台组成的连续重力观测台网历年来的观测资料，系统地从面波延迟时间、初动方向、最大形变幅度、同震持续时间等方面研究区域重力台网内各台重力仪观测资料的特点，探讨同震响应在福建区域的分布特征。

gPhone型重力仪；面波；变形幅度；同震

利用固体潮汐观测的整点值数据可以很好地反映地球固体潮汐的日波、半日波特征及地震孕育过程中的中短期特征，但对于临近地震前出现的更短周期的短期脉动，则不能满足研究的需要。而数字化形变观测资料提供了其研究的可能性。数字化观测由于采样率的大幅提高，丰富了潮汐观测的震前变化信息[1]。本文通过对数字化仪器gPhone型重力仪的数据分析，结合福建区域内多台重力仪所组成的重力台网，研究其对远、近震的同震响应特征及震后效应，不仅可以加深对福建区域重力台网的认识，也可为今后的科学研究与应用工作提供基础资料。

1 福建区域重力台网观测条件

福建地处欧亚大陆板块边缘，东临太平洋板块，为全球构造-岩浆活动最活跃的地区之一。区域内纵横交错着许多断裂带，其中最大的两条政和-海丰断裂带和长乐-诏安断裂带贯穿了福建全境。围绕着这两条大断裂带，福建省布设了大量的地震监测仪器。福建地区共有7台gPhone型相对重力仪，分别布设在福州、莆田、泉州、厦门、漳州、龙岩、南平等地，形成覆盖福建省中南部沿海地区并延伸到内陆部分地区的高精度重力观测台网，如图1所示。

2 福建区域同震响应特征分析

2.1 近震

2019-04-04T09：52：56台湾台东县（北纬22.95°，东经120.87°）发生5.7级地震，如图2所示。福建区域重力台网内各台站都记录到了这次地震的同震形变波，如图3所示。同震响应参数如表1所示。可以看出对于近震，福建区域各台gPhone重力仪的同震响应形态都是震荡型，无阶跃。

2019-04-04T09：52：56，台湾台东县发生5.7级地震。2019-04-04T09：53：44，主震发生后48 s，泉州台重力仪出现初动，重力值向上突跳6.9×10-8·S-2，随后向下突跳1.55×10-7·S-2，然后上下震荡。7 s后漳州台重力仪出现初动，紧接着是福州台，直到主震发生121 s后，南平台才迎来初动，整整比泉州台慢了73 s，这明显与震中距的远近有关。主震发生后98 s，泉州台重力仪记录到的波幅以大幅度震荡的方式达到最大波值1.913×10-5·S-2，随后曲线下降9.86× 10-6·S-2，2019-04-04T09：55：45达到最小值1.848 84×10-5·S-2。之后，震荡幅度缓慢收窄，直至2019-04-04T10：14：05后曲线已基本恢复光滑，观测曲线固态潮形态依然保持完好。其他台站重力仪同震响应也基本同步。

图1 福建重力台网台站分布图

图2 台湾台东县5.7级地震

图3 福建区域重力台网对台湾台东县5.7级地震的响应曲线

表1 台湾台东县5.7级地震的同震响应参数表

台站经度纬度震中距/km面波延迟时间/s初动方向最大形变幅度/（10-5·S-2）同震持续时间 泉州118.60°24.95°31648上3 761.8414 min 05 s 福州119.47°26.15°38059上6 369.4213 min 53 s 漳州117.64°24.48°36655下7 557.9813 min 12 s 南平118.19°26.61°485121上2 71614 min 42 s 莆田119.01°25.45°33186上3 217.199 min 46 s 龙岩117.02°25.13°45692下3 326.2711 min 15 s 厦门118.08°24.45°330104上6 068.9810 min 23 s

2.2 远震

2019-05-26T15：41：12秘鲁北部（南纬5.85°，西经75.18°）发生的7.8级地震如图4所示。福建区域重力台网内各台站都记录到了这次地震的同震形变波，如图5所示，同震响应参数如表2所示。可以看出，对于远震，福建区域各台gPhone重力仪的同震响应形态也都是震荡型，无阶跃。

图4 秘鲁北部7.8级地震

2019-05-26T15：41：12，秘鲁北部发生7.8级地震。2019-05-26T16：00：57，主震发生后19 min 45 s，莆田台重力仪出现初动，重力值向上突跳1.62×10-7·S-2，随后向下突跳2.75×10-7·S-2，然后上下震荡。1 s后厦门台重力仪出现初动，紧接着是漳州台，主震发生19 min 51 s后，南平台和泉州台同时迎来初动，比莆田台慢了6 s。主震发生后121 min后，莆田台重力仪记录到的波幅以大幅度震荡的方式达到最大波值1.02×10-6·S-2，随后曲线下降2.7×10-7·S-2，于2019- 05-26T17：03：45达到最小值1.341 5×10-6·S-2。之后，震荡幅度缓慢收窄，直至798 min后曲线已基本恢复光滑，观测曲线固态潮形态依然保持完好。其他台站重力仪同震响应也基本同步。

图5 福建区域重力台网对秘鲁北部7.8级地震的响应曲线

表2 秘鲁北部7.8级地震的同震响应参数表

台站经度纬度震中距/km面波延迟时间初动方向最大形变幅度/（10-6·S-2）同震持续时间 泉州118.60°24.95°17 45319 min 51 s下1.563 5826 min 48 s 福州119.47°26.15°17 31019 min 48 s下3.892 3726 min 53 s 漳州117.64°24.48°17 55519 min 47 s下3.902618 min 12 s 南平118.19°26.61°17 32519 min 51 s下2.081 5650 min 42 s 莆田119.01°25.45°17 38319 min 45 s下2.361 5798 min 46 s 龙岩117.02°25.13°17 65819 min 48 s下1.282 6649 min 15 s 厦门118.08°24.45°17 52819 min 46 s下2.910 5650 min 23 s

3 结论

3.1 面波延迟时间

发生在台湾台东县的这次5.7级地震，福建区域内的gPhone重力仪均能清晰地记录到。其中，记录到的同震形变波的延迟时间分别为48～121 s不等。这与震中距的远近正好成比例关系。可认为，地震波在岩石中传播的时间与其传播的距离成正比，延迟时间的长短反映震中距的远近。

3.2 初动方向

对于同一地震，各台gPhone重力仪所表现的初动方向并不一致。考虑数字化采样是按通道依序进行，各手段、各分量的采样时间并不同步，因此，数字化观测并不能完全反映同震响应的全部信息，即可能丢失了初动信息，从观测曲线中提取的初动信息可能不客观。该问题有待今后工作中进一步探究[2]。

3.3 最大变形幅度

同震响应的最大变形幅度与震级大小以及震中距的远近有较强的关系，对于相同的地震，震级与最大变形幅度成正比，震中距也成正比。但对于不同地区发生的震级相同的地震，远震的最大变形幅度未必大于近震，可以认为地震波的长距离传播存在能量消耗，导致仪器接收到同震波形时原有的变形幅度已衰减。

3.4 同震持续时间

分辨率高的仪器，能观测到更微小的变化，因此，同震持续时间与观测仪器的分辨率有关[3]。对于同一地区的地震，震级大的地震释放的能量普遍更大更持久，因此同震响应的时间与震级往往成正比。而同等震级下，震中距的远近，由于在传播过程中存在能量消耗，也会对同震持续时间造成相应的影响，一般同震持续时间与震中距成反比。

［1］张晶，牛安福，高福旺，等.数字化形变观测提取的地震短临异常特征［J］.地震，2003，23（1）：70-76.

［2］杨婕，刘水莲，卓群，等.台湾花莲海域强震的同震响应特征［J］.华北地震科学，2011，29（3）：39-43.

［3］张远诚，熊先保，黄晓华.数字化形变台站观测资料质量跟踪分析［J］.大地测量与地球动力学，2003（4）：125-128.

P315.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.24.063

2095－6835（2019）24－0141－02

俞文俊（1991—），男，助理工程师，研究方向为地球重力。

〔编辑：张思楠〕